Od CD do DVD. daniel D DZBAŃSKI. Marcin LACEK Lackowski. Bartek Radzicki. Tomek SZYDŁO Szydłowski

Transkrypt

1 Od CD do DVD daniel D DZBAŃSKI Marcin LACEK Lackowski Bartek Radzicki Tomek SZYDŁO Szydłowski

2 Wstęp W 1983 roku firma Sony oraz Philips zaprezentowały światu swoją wizję idealnego nośnika danych: płytę kompaktową (CD - compact disc). Ten dwunastocentymetrowy, mieniący się krążek zdolny był pomieścić aż 650 MB, czyli równowartość trzystu tysięcy stron maszynopisu.

3 Początki... Początkowo CD był przeznaczony jedynie do przechowywania muzyki w postaci cyfrowej. Na jednej płycie mieści się 74 minuty nagrań o niespotykanej dotąd jakości dźwięku. Ponadto, w przeciwieństwie kaset magnetofonowych, kompakt zapewnia natychmiastowy dostęp do wybranego utworu. Głównym składnikiem płyty CD jest przezroczysty, poliwęglowy krążek o średnicy 12 cm i grubości ok. 1 milimetra. Na krążek napylona jest warstwa aluminium, natomiast samo aluminium jest chronione przez warstwę lakieru. Całkowita grubość krążka wynosi 1,2 mm.

4 Zapis Dane na płycie zapisywane są w sprytny sposób. Podczas produkcji płyty, krążku poliwęglowym specjalna tłocznia wyciska mikroskopijnej wielkości wypustki. Układają się one w spiralną ścieżkę, zaczynającą się wewnątrz krążka i kończącą na jego zewnętrznej krawędzi. Gdyby rozwinąć tę ścieżkę, miała by ona długość 6 km. 0 km 6 km

5 Trochę technologii Na tak wypalony krążek napyla się cieniutką warstwę aluminium, pełniącą rolę lusterka. Aluminium pokrywa wszelkiego rodzaju nierówności terenu tam gdzie były wypustki, w aluminium tworzą się dołki, zaś tam, gdzie brak wypustek, aluminium jest po prostu płaskie. Dołki nazwane zostały pitami (ang. Pit dołek), zaś płaskie obszary landami). Lakier chroni aluminium przed zadrapaniem.

6 Trochę technologii Na tak wypalony krążek napyla się cieniutką warstwę aluminium, pełniącą rolę lusterka. Aluminium pokrywa wszelkiego rodzaju nierówności terenu tam gdzie były wypustki, w aluminium tworzą się dołki, zaś tam, gdzie brak wypustek, aluminium jest po prostu płaskie. Dołki nazwane zostały pitami (ang. Pit dołek), zaś płaskie obszary landami). Lakier chroni aluminium przed zadrapaniem.

7 Budowa płyty Po włożeniu płyty kompaktowej do czytnika światło pada na nią od strony przezroczystego krążka poliwęglowego, przez który swobodnie przechodzi i dociera do aluminiowego lusterka

8 Zapis informacji Jeśli padnie na land, odbija się bez załamania i wraca w kierunku głowicy czytającej, gdzie umieszczona jest fotodioda. Ta rejestruje wówczas, że laser trafił na land. Jeśli jednak w miejscu, na które padł promień znajdował się pit, wiązka laserowa zostanie załamana i nie wróci do fotodiody. Zmiana z pitu (dołka) a land lub odwrotnie oznacza jedynkę, a jeśli zmiana nie nastąpiła zero. Szereg zer i jedynek układa się w zapis cyfrowy danych.

9 Następny krok... Przez pierwsze sześć lat CD mógł być wykonywany jedynie w dużych tłoczniach. Tłoczenie płyt było opłacalne dopiero do 1000 sztuk. Nie było metody nagrywania własnych, pojedynczych kompaktów w domach. W 1989 roku firma Meridian Data zaprezentowała światu nowe urządzenie CD Master służące do nagrywania krążków CD.

10 CD-R Tym razem zmieniła się nieco budowa kompaktu. Krążek poliwęglowy nie miał wytłoczonych już żadnych wypustek, jedynie ścieżkę pozycjonującą laser CD Mastera. Bezpośrednio na krążku naniesiona była nowa warstwa organiczna: barwnik cyjanowy (dziś też ftalocyjanowy lub azowy). Są to, światłoczułe związki chemiczne, które pod wpływem temperatury trwale zmieniają swoje właściwości fizyczne. Początkowo są one przezroczyste, ale po ogrzaniu stają się mętne. Spójrzmy na płytę CD-R (CD-Recordable) od spodu: barwnik cyjanowy nadaje jej kolor zielonkawy (BTC), ftalocyjanowy złoty (BASF), zaś azowy niebieski (VERBATIM).

11 Budowa płyty CD-R Na warstwę barwnika napylone jest nie aluminium, ale prawdziwe... srebro lub złoto, stąd wierzchni kolor płyty CD-R. Podobnie jak aluminium, też pełni ono rolę lusterka. Na nim także znajduje się lakier ochronny oraz warstwa reklamowa.

12 Nagrywanie na CD-R CD Master wykonuje zapis mocnym laserem o długości fali 780 nm, podgrzewając punktowo barwnik fotoczuły. Zamiast pitów tworzą się mętne miejsca, które tym razem absorbują przy czytaniu promień lasera (zamiast go załamywać) dla czytnika CD nie stanowi to żadnej różnicy.

13 CD-RW Kosztujący początkowo 60 tysięcy dolarów CD Master był prekursorem dzisiejszych nagrywarek CD-R. Nagrywarki pozwalały jedynie na jednokrotny zapis raz nagranych danych nie można było już więc skasować. Ale na początku 1997 roku stworzono kolejne urządzenie CD-ReWritable (CDRW). Urządzenie to pozwala na zapis wielokrotny. Zamiast warstwy organicznej zastosowano substancję, która pod wpływem działania lasera o określonej długości fali staje się krystaliczna i przepuszcza promień lasera, by ten mógł się swobodnie odbić od lusterka, zaś pod wpływem lasera o innej długości fali staje się amorficzna i absorbuje światło (działa jak pit).

14 CD-RW Napędy CD-RW pozwalają fizycznie kasować dane, po czym ponownie zapisywać zwolniony w ten sposób nośnik. Do wad technologii CD-RW należy wysoka cena tego rodzaju krążka. Poza tym nie wszystkie napędu CD-ROM czytają płyty CD-RW tylko te, które są wyposażone w opcję multiread. Także niewielka część odtwarzaczy kompaktowych (sprzęt Hi-Fi) daje sobie radę z czytaniem danych audio.

15 Dyski magnetooptyczne Istnieją na rynku urządzenia pamięciowe o parametrach znacznie lepszych (podobno...) niż napędy optyczne CD-R, CD-RW, DVD - są nimi dyski magnetooptyczne (MO). Do zapisu i odczytu danych używa się w napędach MO zestawów soczewek (modułu ogniskującego), lasera o zmiennej mocy, głowicy magnetycznej oraz talerzy magnetycznych pełniących rolę nośników zbudowanych ze specjalnych stopów metali umieszczonych na podłożu szklanym lub poliwęglanowym.

16 Sposób zapisu Podobnie jak na twardym dysku, dane na MO są zapisywane w postaci maleńkich pól magnetycznych. Inny jest jednak sposób zapisu tzn. w napędach MO zapisanie informacji wymaga przejścia dwukrotnego głowicy nad talerzem, w napędach HDD tylko jednego. Pierwsze przejście służy do wyzerowania nośnika, drugie do zapisania jedynek. Proces ten polega na zjawisku utraty własności magnetycznych materiału po przekroczeniu temperatury zwanej punktem Curie, który dla nośników wynosi ok. 200 st. C.

17 Budowa magnetooptyka

18 Technikalia zapisu Od strony technicznej wygląda to następująco - tuż przed włączeniem lasera wytwarza się pole magnetyczne o kierunku prostopadłym do powierzchni talerza i zwrocie np. w stronę głowicy magnetycznej. W chwilę potem maleńki obszar nośnika zostaje chwilowo ogrzany laserem powyżej punktu Curie. Następnie, stygnąc w czasie mniejszym niż 200 ns, zamraża w sobie linię sił pola magnetycznego. Wartość bitu (zero lub jeden) zakodowana jest zwrotem linii sił pola magnetycznego

19 Rozwój magnetooptyków Technika magnetooptyczna pojawiła i rozwijała się dosyć wolno. Pojemność napędów była podwajana aż do 1997 roku, osiągnęła 2,6 GB do 5,6 GB w zależności od firmy produkującej nośniki. Zaletą tego typu nośników jest szybkość zapisu i odczytu 3 do 4,5 MB/s i osiągającą średni czas dostępu ms. Średni czas bezawaryjnej pracy wynosi ok. 200 tys. godzin, a wytrzymuje ponad 800 tys. cykli ładowania dyskietki. Sam nośnik może być zapisany i kasowany ponad 100 milionów razy, a jego żywotność obliczono na ponad 50 lat bez żadnych wymagań dotyczących temperatury czy wilgotności.

20 Wykorzystanie magnetooptyków Dzięki takim parametrom napęd może być wykorzystany do wielu zadań: składowania dokumentów zdjęć medycznych archiwizacja kopie zapasowe

21 Przyszłość magnetooptyków Prasa donosi, że ten rodzaj urządzeń zapisujących może być alternatywą dla CD-R/RW, może nie tyle cenową, ale na pewno: szybkością zapisu, mniejszymi wymiarami (3,5 cala MO i 5 cali CD), prostszym sposobem zapisu, stabilnością zapisu danych. MO może być wyposażona w jukeboxy (małe biurkowe, wolnostojące zawierające do kilkuset nośników), urządzenia przechowujące i umożliwiające bezpośredni dostęp do kolejnych krążków.

22 Zastosowania filmowe Pojemność CD 650 MB okazała się niewystarczająca, by pomieścić nowe gry, programy a przede wszystkim filmy wideo. Konsorcjum MPEG (Motion Pictures Experts Group) stworzyło w 1989 roku standard zapisu silnie skompresowanego wideo o tej samej nazwie. Format MPEG zastosowano na płytach Video CD, mieszczących około godziny filmu z jakością zbliżoną do VHS (352x288 punktów dla sygnału PAL oraz 320x240 punktów dla sygnału NTSC - jest to zaledwie jedna czwarta pełnej rozdzielczości obu sygnałów). Zapis całego, dwugodzinnego filmu wymagał użycia dwóch kompaktów.

23 Potrzeba - matką Płyta kompaktowa rozbestwiła producentów gier i programów użytkowych, którzy zaczęli wzbogacać swoje tytuły o krystalicznie czystą muzykę i wideoklipy. W końcu gry i programy zaczęły zajmować po dwa, trzy, cztery i więcej krążków - rosło zapotrzebowanie na nowy, pojemniejszy nośnik, który miał zastąpić płytę kompaktową. Na początku 1995 roku konsorcjum złożone z dziesięciu firm (Hitachi, JVS, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony SGS Thomson, Time Warner i Toshiba) zatwierdziło specyfikację nowego standardu: DVD (Digital Versatile Disc lub Digital Video Disc).

24 Godny następca